Sesión 2, Programación Orientada a Objetos, Tipos de Datos y Modificadores.

 1.- Programación Orientada a Objetos.

1.1.- Introducción:

Célebre es la frase de Napoleón Bonaparte “divide y vencerás”, que en determinadas circunstancias puede servir, pero sucumbió ante la división de un ejército popular en guerrillas.

La frase sería “divide, comunica y vencerás”. De esto hablamos cuando pensamos en Programación Orientada a Objetos (POO en adelante).

Advertencia: Este tema lamentablemente tiene una elevadísima carga teórica.

1.2.- ¿Qué es?

Es un estilo de programación donde el diseño gira alrededor de los datos a manipular, en lugar de alrededor de las operaciones sobre esos datos como sucedía en la programación secuencial.

La principal ventaja es la estabilidad de los datos en el tiempo aumentando la reutilización y extensión.

Alan Kay resumió cinco características básicas de Smalltalk, el primer lenguaje orientado a objetos y uno de los lenguajes en que se basa Java. Estas características representan un acercamiento puro a la programación orientada a objetos:

•  Todo es un objeto. Todo se puede representar como objetos en el programa.

• Un programa es un conjunto de objetos que se indican entre sí lo que tienen que hacer enviándose mensajes.

• Cada objeto tiene su propia memoria formada por otros objetos.

• Todo objeto tiene un tipo asociado.

• Todos los objetos de un tipo particular pueden recibir los mismos mensajes.

En este capítulo introduciremos los conceptos de la POO en detalle, y lo haremos no sólo para el lenguaje de programación Java, sino para todos los lenguajes que permitan la POO.

 

1.3.- Clases y objetos

En los lenguajes basados en el concepto de POO el concepto de clase (DIVIDE) constituye el mecanismo básico de organización del código, agrupando en un mismo módulo datos y operaciones para manipularlos.

Sintácticamente una clase es un conjunto de variables y un conjunto de operaciones (métodos) que interactúan con las variables, determinando y modificando el propio estado y comportamiento de un conjunto de objetos.

El objeto es a la clase lo que un tipo de datos a un valor. Una clase no es más que una plantilla para generar objetos, y un objeto una instancia de una clase, es decir, una realización específica de la clase.

Una clase es una agrupación de datos (variables o atributos) y de funciones (métodos) que operan sobre esos datos. A estos datos y funciones pertenecientes a una clase se les denomina atributos y métodos. La programación orientada a objetos se basa en la programación de clases y un programa se construye a partir de un conjunto de clases.

Los atributos podrán ser tipos primitivos, explicados más adelante, Java u otras clases.

Los métodos proporcionan acceso a los datos de una clase para modificarlos, modificando así el estado de un objeto.

Los mensajes (COMUNICA) que se envían a un objeto deben corresponder a alguno de los métodos definidos en la clase a la que este pertenece.

Sintaxis:

class nombre-clase{

[modificador-acceso] tipo nombre-attrib;

[modificador-acceso] tipo-retorno nombre-metodo(lista de parametros){

….}

}

1.4.- El constructor

El constructor es un tipo específico de método que siempre tiene el mismo nombre que la clase y se utiliza para construir objetos de esa clase. No tiene tipo de dato específico de retorno, ni siquiera void. Esto se debe a que el tipo específico que debe devolver un constructor de clase es el propio tipo de la clase.

 

1.5.- Creación de objetos

Se crean objetos con la palabra reservada new, que reserará memoria para ubicar el objeto e invocará al constructor de la clase.

Sintaxis:

Nombre-Clase variable = new Nombre-Clase();

A partir de la clase Coche podemos crear distintos objetos, (instancias de la clase) utilizando el operador new.

Coche a, b;

a = new Coche (“Ford gran Torino”, 1972.04.09, 150000);

b = new Coche (“Mustang Eleanor”, 1967.06.04, 70000);

Ahora podemos llamar a los métodos de la clase coche.

a.tasar();

b.comprar();

1.6.- Encapsulación

Es una de las principales ventajas de la POO, tener los atributos accesible únicamente a través de los métodos.

De esta forma se conserva la integridad y consistencia de los datos y se mantienen a salvo de accesos y modificaciones indeseadas.

1.7.- Herencia y polimorfismo

La herencia y el polimorfismo permiten reutilizar el comportamiento de una clase en la definición de otras nuevas. Es decir, permite reutilizar código evitando esfuerzos innecesarios en el desarrollo de aplicaciones.

La herencia es una relación entre clases y no entre objetos.

A la clase padre se la denomina “base” y a la hija “derivada”.

En Java todas las clases heredan como mínimo en última instancia de la clase Object, si no se especifica que hereda de otra clase.

Sintaxis:

Class clase-hija extends clase-padre{… }

Una clase hereda los miembros de la clase padre independientemente del modificador de acceso. La palabra reservada “super” permite acceder a los miembros de la clase padre.

Java no permite la herencia múltiple.

Cuando se trabaja con una clase derivada debe tenerse en cuenta el orden de instanciación de los constructores de las clases, primero el de la clase base y después el de la clase derivada.

1.8.- Redefinición de métodos

Es posible crear un método nuevo con el mismo nombre y parámetros en la clase derivada que en la clase base.

De esta forma se puede modificar, en un aspecto determinado, el comportamiento de la clase base respecto a la clase derivada.

1.9.- Interfaces

Una interface es una clase abstracta donde todos los métodos son abstractas.

Una interface puede contener miembros, pero éstos serán siempre static y final.

Para crear una interface se utiliza la palabra reservada “interface”.

Para implementar los comportamientos de la interfaz se utiliza la palabra reservada “implements”.

Todos los métodos de una interface son públicos.

Sintaxis:

Class clase-hija extends clase-padre{… }

Cuando un método funciona como una clase en lugar de con un interfaz, estamos limitados a utilizar dicha clase o sus subclases. Si quisiéramos aplicar ese método a una clase que no se encontrara en esa jerarquía, no podríamos. Las interfaces relajan considerablemente esta restricción y como resultado escribir un código más reutilizable.

1.10.- Polimorfismo

El polimorfismo permite definir múltiples clases con funcionalidad diferente pero con métodos y atributos denominados de forma idéntica, de manera que pueden ser utilizados de forma común.

Una variable es polimórfica cuando su tipo en la declaración no coincide con el tipo de objeto al que referencia (tiempo de ejecución).

El polimorfismo es la capacidad de acceder a un variado rango de funciones distintas a través del mismo interfaz, un mismo identificador puede tener distintas formas (distintas funciones y comportamientos) dependiendo del contexto en que se utilice.

La idea básica es que una referencia a un objeto de una determinada clase es capaz de servir de referencia o de nombre a objetos de cualquiera de sus clases derivadas.

Podríamos hacer:

Figura a = new Circulo ();

Figura b = new Triangulo ();

Se han creado 2 referencias de la clase Figura que posteriormente apuntan a objetos de las clases derivadas Circulo y Triangulo.

El polimorfismo tiene que ver con la relación que se establece entre la llamada a un método y el código que efectivamente se asocia con dicha llamada. A esta relación se llama vinculación (binding). La vinculación puede ser temprana (en tiempo de compilación) o tardía (en tiempo de ejecución). Con funciones normales o sobrecargadas se utiliza vinculación temprana (es posible y es lo más eficiente). Con funciones redefinidas en Java se utiliza siempre vinculación tardía, excepto si el método es final.

Ahora imaginemos que en el ejemplo anterior tanto la clase Figura como la clase

Circulo tiene el método pintar. Podemos hacer:

 

   a.pintar();

Se podría pensar que invocamos al método pintar de la clase Figura, ya que realmente es una referencia a Figura. Sin embargo, se invoca el método apropiado Circulo.pintar() debido al acoplamiento tardío (polimorfismo).

 

2.- Tipos de datos y modificadores

 

2.1.- Modificadores de acceso

Los modificadores de acceso definen en nivel de encapsulación de los diferentes tipos java.

Los modificadores de acceso (public, protected y private) van en la posición anteriormente comentada.

• Public: si no se especifica nada es el modificador por defecto. Se puede acceder desde cualquier lugar sin ningún tipo de restricciones.

• Private: sólo es accesible desde su propia clase.

• Protected: accesible desde su propia clase  y sus subclases (posteriormente hablaremos de herencia).

-          

Nivel de Acceso	Clase	Subclase	Paquete	Todas
Private	X	X	X	X
Protected	X	X	X
Public	X	X
Package	X

 

2.2.- Tipos de datos

Existe un conjunto de tipos de datos en Java con un tratamiento especial, se denominan tipos primitivos y no funcionan como los objetos, explicados anteriormente.

No es necesario crearlos con la palabra reservada “new”, el compilador se encarga de reservar memoria implícitamente.

Cada tipo primitivo tiene asociado una clase de envoltura. Explicadas en cursos sucesivos.

 

VARIABLES DE TIPOS PRIMITIVOS
Nombre	Tipo	Tamaño	Valor por defecto	Forma de inicializador	Rango
boolean	Lógico	1 bit	False	boolean a=true	True-False
char	Carácter	16 bits	NULL	char a =’a’	Unicodde
byte	Número entero	8 bits	0	byte a=0	-128 a 127
short	Número entero	16 bits	0	short a = 12	-32768 a 32767
int	Número entero	32 bits	0	int a = 1280	-2147483648 a 2147483649
long	Número entero	64 bits	0	long a = 12500	-2^63 a 2^63-1
float	Número entero	32 bits	0	float a = 3.1	-3,4x10^38 a 3,4x10^38
double	Número entero	128 bits	0	double = 125.335	-1,79x10^308 a -1,79x10^308

 

2.3.- Operadores

Un operador toma operandos y produce un nuevo valor a partir de los mismos.

En Java son importantísimas las reglas de precedencia de operadores, por ejemplo, suma y resta tienen preferencia respecto a multiplicación y división.

Si se deuda es recomendable el uso de paréntesis, a fin de establecer explícitamente el orden de precedencia.

Los operadores matemáticos son los mismos que en otros lenguajes de programación:

-         Suma +

-         Resta –

-         Multiplicación *

-         División /

-         Módulo %: resto de la división entera.

Java permite varios tipos de notaciones:

Notación completa:

int suma = operando1 + operando2

Notación abreviada:

int suma +=4

Otros operadores Java matemáticos son el autoincremento ++ y autodecremento --, que aumentan o disminuyen una unidad al operando utilizado.

Para estos operadores también existen dos notaciones:

-         Notación prefija ++a: primero se evalúa el operador y después se asigna.

-         Notación postfija a++: primero se asigna y después se evalúa el operador.

Operador	Utilización	Expresión equivalente
+=	op1 += op2	op1 = op1 + op2
-=	op1 -= op2	op1 = op1 - op2
*=	op1 *= op2	op1 = op1 * op2
/=	op1 /= op2	op1 = op1 / op2
%=	op1 %= op2	op1 = op1 % op2

Otro tipo de operadores Java son los operadores lógicos AND &&, OR || y NOT !. Solo se pueden aplicar a tipos de datos boolean.

Operador		Nombre	Utilización	Resultado
&&	AND		op1 && op2	true si op1 y op2 son true. Si op1 es false ya no se evalúa op2
||	OR		op1 || op2	true si op1 u op2 son true. Si op1 es true ya no se evalúa op2
!	negación		! op	true si op es false y false si op es true
&	AND		op1 & op2	true si op1 y op2 son true. Siempre se evalúa op2
|	OR		op1 | op2	true si op1 u op2 son true. Siempre se evalúa op2

Otro tipo de operadores resultando tipos de datos booleanos son los de comparación IGUAL ==  y DISTINTO !=. Puede llevar a confusión a la hora de comparar objetos, pues comparan la referencia y no el estado del objeto.

Operador	Utilización	El resultado es true
>	op1 > op2	si op1 es mayor que op2
>=	op1 >= op2	si op1 es mayor o igual que op2
<	op1 < op2	si op1 es menor que op2
<=	op1 <= op2	si op1 es menor o igual que op2
==	op1 == op2	si op1 y op2 son iguales
!=	op1 ¡= op2	si op1 y op2 son diferentes

Para comparar los estados de los objetos se utiliza el operador equals.

Otro tipo de operadores son los operadores de bit y desplazamiento AND &, OR |, XOR ^, NOT ~, el operador de desplazamiento a la izquierda << y el operador de desplazamiento a la derecha >>.

Si llegados a este punto de esta sesión teórica no comprendes muchos conceptos no te preocupes los ejemplos completan este tema oportunamente.

Para cualquier duda te remitimos al e-mail softyemprende@gmail.com.